本文關(guān)鍵詞：基于支持向量機的煤層底板突水預測方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《煤炭科學研究總院》 2007年

基于支持向量機的煤層底板突水預測方法研究

李穎  

【摘要】： 華北型煤田是我國主要的煤產(chǎn)地,長期以來,由于受煤系地層基底奧灰?guī)r溶水的嚴重威脅,致使礦井生產(chǎn)能力和服務年限很難達到正常的水平,解放大量水困煤炭資源是煤炭工業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展的必由之路,開展煤層底板突水預測方法的研究是實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的重要保證。 煤層底板突水預測問題是一個受多種因素綜合影響的復雜的、非線性的、高維問題,傳統(tǒng)的方法往往難以奏效,尋求一種有效的煤層底板突水預測方法一直是煤礦水文地質(zhì)工作者積極探索的研究方向。 本文在分析了華北型煤田水文地質(zhì)特征和充水影響因素的基礎(chǔ)上,利用統(tǒng)計學習理論的最新方法——支持向量機,研究和提出了基于支持向量機的煤層底板突水的預測方法,為解決礦井水害問題提供了一條新途徑。 本文主要開展了以下幾個方面的工作:分析了煤層底板突水的主要類型和影響因素;從簡單的線性SVM到非線性SVM兩類分類情形詳細推導了支持向量機的訓練和預測過程,并對訓練算法作了總結(jié);首次提出了基于支持向量機的煤層底板突水預測模型;運用MATLAB語言編程實現(xiàn)了算法;通過特征選擇從突水因素中提取了能有效預測突水的最少參數(shù)組合;利用網(wǎng)格搜索法和10-折交叉確認法求得了支持向量機的相關(guān)參數(shù),確定了煤層底板突水預測的分類器;將其與突水系數(shù)法進行比較,結(jié)果表明基于支持向量機的煤層底板突水預測分類器可有效地提高預測精度;論文還探討了將這一分類方法應用于帶壓開采中的技術(shù)途徑;最后,指出了理論上和技術(shù)上有待進一步研究和解決的問題。

【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：煤炭科學研究總院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TD745
【目錄】：

摘要3-4

ABSTRACT4-7

1 前言7-17

1.1 選題背景與意義7-9

1.2 煤層底板突水預測研究現(xiàn)狀9-14

1.2.1 突水預測理論研究現(xiàn)狀9-12

1.2.2 突水預測方法研究現(xiàn)狀12-14

1.3 支持向量機方法14-15

1.4 本文所做的工作15-17

2 華北型煤田的水文地質(zhì)背景及充水因素分析17-27

2.1 華北型煤田地質(zhì)、水文地質(zhì)概述17-21

2.1.1 地質(zhì)18-19

2.1.2 含水層19-21

2.2 華北型煤田煤層底板水害類型及影響因素分析21-26

2.2.1 華北型煤田底板突水水害類型及充水特征21-22

2.2.2 影響煤層底板突水的因素22-26

2.3 小結(jié)26-27

3 支持向量機原理簡介27-41

3.1 支持向量機的理論背景27-31

3.1.1 機器學習問題27-28

3.1.2 一致性概念和關(guān)鍵定理28-29

3.1.3 VC 維理論和推廣性的界29-30

3.1.4 結(jié)構(gòu)風險最小化30-31

3.2 支持向量機31-40

3.2.1 兩類分類問題32

3.2.2 支持向量機原理與算法32-37

3.2.3 支持向量分類機方法在實際問題中的應用37-40

3.3 小結(jié)40-41

4 支持向量機在華北型煤田工作面底板突水預測中的應用41-63

4.1 支持向量機方法在突水預測中應用的可行性分析41-42

4.2 基于支持向量機的突水預測模型42-43

4.3 數(shù)據(jù)處理43-45

4.3.1 數(shù)據(jù)介紹43-44

4.3.2 訓練樣本選取及預處理44-45

4.4 突水預測實驗45-58

4.4.1 特征選擇過程45-48

4.4.2 核函數(shù)的選擇及參數(shù)的確定48-58

4.5 實驗結(jié)果分析與應用58-62

4.5.1 模型預測結(jié)果分析58-61

4.5.2 支持向量機方法在帶（水）壓安全開采中的應用61-62

4.6 小結(jié)62-63

5 結(jié)論與展望63-65

5.1 主要結(jié)論與認識63-64

5.2 存在問題與展望64-65

參考文獻65-69

致謝69-70

個人簡介70

攻讀學位期間發(fā)表的論文70

攻讀學位期間承擔和完成的科研、技術(shù)咨詢項目70

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